汶川地震中唐家山滑坡稳定性研究.pdf

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1、第l9卷第2期地质力学学报V01．19N0．22013年6月JOURNALOFGEOMECHANICSJun．2O13文章编号：10066616(2013)02-0188．10汶川地震中唐家山滑坡稳定性研究岳高伟，李稳哲，王辉，赵发锁(1．河南理工大学土木工程学院，河南焦作454000；2．长安大学地质工程与测绘学院，西安710054；3．陕西工程勘察研究院，西安710054)摘要：根据唐家山边坡滑坡前的基本地形地貌，建立相关模型，采用Mohr—Coulomb准则，利用折减强度法计算其安全系数，并分析在地震波作用下唐家山滑坡的稳定性状况。安全系数计算结果显示，边坡模型在自然

2、状态(即只有重力作用)下的安全系数为·1．46，表明边坡在自然状态下是相对稳定的。选取汶川地震最初30秒幅值较大的地震波，对边坡采用自由场边界条件进行分析计算，结果表明边坡在地震作用下将在坡面产生贯通的塑性区，这一塑性区与真实的滑坡坡体一致，由于地震加速度的作用边坡将产生较大的位移和速度，这些大的位移和速度在边坡滑坡后将产生巨大的能量，造成灾难和损失。关键词：汶川地震；唐家山边坡；边坡稳定性；安全系数中图分类号：P642．22文献标识码：A0引言岩质高边坡或滑坡动力稳定性研究是边坡稳定性研究的重要方面，有关其在地震荷载作用下的稳定性分析一直是土木工程领域的重要研究课题。近年

3、来，地震引起的岩质边坡地质灾害频发，造成的损失令人触目惊心。例如，汶川地震触发的唐家山边坡失稳滑坡便是典型的中陡倾角顺层高速滑坡，地震触发边坡下滑的时间约30s，滑移相对高差900m，推测下滑速度约在30m／s，快速下滑堵江而形成的堰塞坝顺河向长803．4m，横河向最大宽度611．8m，推测体积为2037×10m，所形成的堰塞湖曾威胁下游绵阳市30×10人的生活安全。因此，采用准确恰当的分析方法进行岩质高边坡动力稳定性分析已成为工程界亟待解决的问题。本文根据唐家山边坡滑坡前的基本地形地貌，建立相关模型，采用Mohr—Coulomb准则，利用折减强度法计算其安全系数，并分析在

4、地震波作用下唐家山滑坡的稳定性状况。1唐家山基本地质概况唐家山位于北川县城北约4．6km的通口河中游右岸。通口河河谷横断面呈“V”形，收稿日期：2012-12—02基金项目：河南省重点学科资助项目(509919)作者简介：岳高伟(1977一)，男，副教授，博士，主要从事工程地质灾害研究。E—mail：mxlygw@163．com第2期岳高伟等：汶川地震中唐家山滑坡稳定性研究193通过边坡在自重作用下基于摩尔一库伦理论的折减强度法的计算分析，得到边坡模型的安全系数为1．46，表明此边坡模型在自重应力作用下是相对稳定的。4．2汶川地震作用下的边坡稳定性本文采用汶川地震最初30S

5、幅值较大的地震波(见图9)分析地震作用下唐家山边坡的稳定性。400300200100O星．1O0-200．300．400O51O15202530时间／s图9汶川地震波加速度时程Fig．9GroundaccelerationrecordsatWenchuanearthquake分析时需要对边坡模型的边界进行处理，因为边界上存在波的反射，会对动力分析的结果产生影响。本文所采用的分析软件提供了粘性边界和自由场边界两种边界条件来减少模型边界上波的反射。粘性边界可以吸收边界上的入射波，具体做法是在模型的法向和切向分别设置自由阻尼器从而实现吸收入射波的目的，阻尼器提供的法向和切向粘性力

6、如下式：t：一pC。(9)t=一pC(10)其中，V、Vs分别为模型边界上法向和切向的速度分量，m／s；P为介质密度，kg／m。；C、C分别为P波和s波的波速，m／s。这种粘性边界对于入射角大于30。的入射波基本能够完全吸收，而对于入射角较小的波，如面波，虽然仍有一定的吸收能力，但吸收不完全。对诸如大坝之类的地面结构进行动力反应分析时，在模型各侧面的边界条件须考虑为没有地面结构时的自由场运动。软件通过在模型四周生成二维和一维网格的方法来实现这种自由场边界条件，主体网格通过阻尼器与自由场网格进行耦合，自由场网格的不平衡力施加到主体网格的边界上。由于自由场边界提供了与无限场地相

7、同的效果，因此向上的面波在边界上不会产生扭曲。本文的边坡为岩质边坡，模量较大，属于刚性地基，模型底部无需施加静态边界条件，可以在底部直接施加加速度或速度荷载，并采用自由场边界条件(见图10)。地震输入图10地震作用边坡模型施加的自由场边界条件和监测点Fig．10Freefieldboundaryconditionandmonitoringpointsdistributionofnumericalmodel计算时要解除边坡底部的约束，然后施加图9所示的地震波，最后施加自由场边界条194地质力学学报件，计算地震作用下模